带边桁架单层柱面正交异型网壳的静力特性分析

单层柱面正交异型网壳是一种新型的网壳形式。利用空间杆系有限元法 ,针对采用边桁架支撑的单层柱面正交异型网壳 ,进行内力计算 ,分析其在不同边界约束条件下的静力特性 ,并与采用拱形圈梁支撑下的网壳进行比较 ,为结构造型及工程设计提供依据。

土-结构相互作用下单层柱面网壳振动台试验及数值分析

基于设计长度×宽度×高度为7.7 m×3.2 m×1.2 m的模型箱,以长度×跨度为1.8 m×1.8 m的单层柱面网壳为研究对象,设计实现土-独立基础-单层柱面网壳结构振动台试验,研究不同地震波输入下土-独立基础-单层柱面网壳结构体系地震响应的规律,同时采用整体有限元法建立振动台试验的有限元模型,与试验结果进行对比分析。研究结果表明:考虑土-结构相互作用时,土-独立基础-单层柱面网壳结构体系的试验结果与模拟结果变化规律基本一致,土-结构相互作用下基础底部的加速度峰值响应较自由场加速度峰值响应增大;土体与基础之间滑移和提离现象及模型箱的刚度是影响试验结果与模拟结果差距的主要因素,尤其是随着振动次数增多,土体与基础之间的非线性接触更加显著;地震波频谱特性是影响土-独立基础-单层柱面网壳结构体系地震响应的重要因素,在试验设计时应当尽量避开结构体系与地震波主频一致而发生共振现象,否则造成试验结果失真。

基于动力测试的单层柱面网壳损伤定位与试验研究

针对空间网格结构中杆件数量众多,但杆件按照一定的规律相互组合的特点,提出以面向子结构的损伤初步定位为基础的损伤识别三步法。设计一个157个节点、414根杆件的单层柱面网壳试验模型,对其在完好状态及不同杆件去掉时的5种损伤工况下的振动特性进行实测。然后对试验模型结构进行精细化建模,在其基础上利用部分测点的实测前3阶模态信息构造神经网络输入参数,采用提出的方法对模型的各种损伤工况进行识别。结果表明,基于实测低阶的不完备模态,采用三步法可以精简神经网络的结构,并取得良好的识别效果,验证了所提方法的可行性。

点支承两向叉筒单层网壳结构非线性动力稳定分析

稳定性能是单层网壳结构设计的主要控制因素,动力稳定是单层网壳稳定性能的重要组成部分.本文利用非线性有限元理论对点支承两向叉筒单层网壳在地震荷载作用下的动力稳定性进行了分析.在数值分析过程中,利用比例法调整地震作用的峰值加速度,采用B-R准则判定结构的动力稳定临界荷载.通过分析对点支承两向叉筒单层网壳的动力稳定特性有了较全面的了解.

刚度对单层叉筒网壳结构的几何非线性稳定的影响

本研究利用非线性有限元方法,对4点支承的单层柱面叉筒网壳进行几何非线性稳定全过程分析。通过配置不同截面杆件以改变结构的刚度,对比分析了结构刚度不同时的静力稳定临界荷载和失稳区域。分析得出结构的主肋刚度越大静力稳定性不一定越好,单层叉筒网壳结构的主肋杆件与其它杆件应合理匹配。

单层叉筒网壳结构的几何非线性稳定矢跨比优化

本研究利用非线性有限元方法,对4点支承的柱面单层叉筒网壳的几何非线性稳定全过程进行分析。通过对不同矢跨比网壳的失稳前后全过程曲线的对比分析,研究了矢跨比对该种网壳结构稳定性的影响,并得出了较优矢跨比。

单层柱面网壳相贯节点刚度影响分析

节点刚度与单层网壳结构的刚度与稳定性关系密切。采用了可以真实模拟相贯节点单层柱面网壳的多尺度计算模型,在节点域内采用精度较高的壳单元,在节点域外采用梁单元,节点域与杆端在连接面形心处位移与转角保持连续。该计算模型可以较为准确地反映相贯节点的力学性能,计算精度高、单元数量少,可同时进行结构整体与节点局部的计算分析。运用该模型全面考察了相贯节点刚度对单层柱面网壳跨中挠度、动力特性与屈曲性能的影响。通过对相贯节点进行补强,能够有效增强节点的刚度,采用梁单元模型即可进行单层网壳结构的计算分析,结构设计简便、结构效能较高。

单层柱面正交异型网壳的动力特性研究

结构的动力特征值是抗震设计的主要依据。本研究应用有限元方法,对支承于刚性边梁的柱面正交网壳的动力特性进行分析,计算了不同边界条件下结构的自振频率及振形。通过对动力特性的分析,得出了一些对柱面正交异型网壳抗震设计有用的结论。

单层柱面正交异型网壳的非线性动力稳定全过程分析

单层网壳的稳定性能是该种结构设计的主要控制因素,动力稳定是单层网壳稳定性能的主要组成部分。该文利用非线性有限元理论,对单层柱面正交网壳在地震荷载作用下的动力稳定全过程进行了分析。在数值分析过程中,利用比例法调整地震作用的峰值加速度,采用B-R准则判定结构的动力稳定临界荷载。通过分析对单层柱面正交网壳的动力屈曲前后过程有了一个较为全面的了解。

单层叉筒网壳结构的网格形式与受力特性

叉筒网壳是由圆柱面网壳交贯而成的新型网壳结构,有谷线式(“帽檐”式)和脊线式(“瓜瓣”式)两类曲面,两类曲面可根据柱面网壳的杆件布置方式形成各种网格形式.本文首先对各种网格形式的单层叉筒网壳的内力与变形进行比较,继而选取三角形网格Ⅰ型进行了详细的参数分析和几何非线性分析,总结了单层叉筒网壳的受力特性.

谷线式叉筒网壳参数化设计及受力性能分析

谷线式叉筒网壳曲面造型流畅,内部空间美观,克服了传统柱面网壳建筑外形单一的缺点。文章根据其结构特点,应用APDL(Ansys Parametric Design Language)参数化设计语言,研制了5种基本形式的单层谷线式叉筒网壳参数化设计宏程序,实现了给定结构跨度、矢高、谷线数及径向节点圈数等参数下,5种结构形式的参数化设计;并应用Ansys软件对其进行了95种工况的受力性能比对分析。结果表明:同等工况下,5种形式结构中,三向网格型结构形式和受力性能最为合理,故实际工程设计时应优先选用;而联方型结构最大位移和最不利应力始终为5种结构中最不理想的,结构最不利应力易超过结构许用应力值;单层谷线式叉筒网壳适用于中小跨度S≤65 m、低矢高f<d的建筑结构。

单层柱面网壳结构的找形

该文研究刚性网壳结构的合理找形问题,将柔性结构中广泛应用的找形概念引入刚性结构,提出基于力密度法的单层柱面网壳结构的找形方法。通过在找形过程中引入自重,解决了高斯曲率为零的柱面网壳的找形问题,且通过合理找形可基本消除自重引起的弯矩和剪力。找形得到的网壳结构与传统柱面网壳在曲面外形上比较相近,但可大幅度提高单层柱面网壳结构的承载能力。该文提出的找形方法效率高、收敛性好,为单层柱面网壳结构的设计开拓了新的方法和思路。

面向子结构的空间网格结构损伤定位方法

为了提高诊断效率与诊断结果的可靠性,根据空间网格结构的构成特点提出了面向子结构的损伤定位方法,即根据网格结构的组成规律,将其细分成子结构,采用概率神经网络识别损伤可能发生的子结构。以某单层柱面网壳试验模型为例进行模拟损伤的定位研究,论述了训练样本确定的优先准则,为提高损伤诊断的准确率采取了并集策略。计算结果表明,面向子结构的初步损伤定位法对大型网格结构进行损伤定位是可行的,为现有的面向节点的损伤定位提供了有效的补充,且该方法具有一定的工程实用价值。